Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum
Evakuieren und Giessen flüssiger Metalle, enthaltend eine
Vakuumkammer mit einer unter ihr angeordneten elektromag netischen Pumpe für die Zufuhr des flüssigen Metalls in die
Kammer durch eine Metallzufuhrleitung und die Entfernung des Metalls aus ihr durch eine Metallabflussleitung.
Zum Evakuieren flüssiger Metalle verwendet man gegenwärtig Einrichtungen, die eine Vakuumkammer enthalten, in welcher ein Behälter mit dem flüssigen Metall untergebracht wird. Derartige Einrichtungen weisen eine geringe Leistung auf, da in ihnen nur die Grenzschicht des Metalls, welche unmittelbar mit dem Vakuum in Berührung steht, evakuiert wird. Die
Bildung von Gasblasen in einer beträchtlichen Tiefe des flüssigen Metalls im Behälter ist infolge eines hohen metallstatischen
Drucks thermodynamisch unmöglich.
Ausserdem findet in den genannten Einrichtungen während des Evakuierungsprozesses eine bedeutende Temperatursenkung des flüssigen Metalls statt, wodurch ein zusätzliches Anwärmen des Metalls bis auf eine höhere Temperatur in einem Schmelzaggregat vor dem Evakuieren erforderlich ist.
Beim Evakuieren bedeutender Metallmengen von etwa 100 bis 200t sind Vakuumpumpen von hoher Leistung erforderlich, die in Betrieb und Bedienung recht kompliziert sind. All das bedeutet eine wesentliche Verteuerung des Evakuierungsprozesses des flüssigen Metalls. Beim Betrieb von Vakuumkammern von hohem Fassungsvermögen zum Evakuieren flüssiger Metalle mit hohem Schmelzpunkt entstehen Schwierigkeiten, welche mit der hermetischen Abdichtung und der Bedienung dieser Vakuumkammern verbunden sind.
Die Entgasungsgeschwindigkeit eines flüssigen Metalls bei stabilem Vakuum hängt bekanntlich von der Schichtdicke des zu evakuierenden Metalls ab. Darum wird in der letzten Zeit zur Intensivierung des Evakuierungsprozesses eine Einrichtung zum Evakuieren des flüssigen Metalls während seines Umlaufs verwendet. Eine derartige Einrichtung enthält eine Vakuum kammer mit Metallzufuhr- und abflussleitungen, welche in den Behälter mit dem flüssigen Metall eingetaucht sind. Zum Verwirklichen des Evakuierungsprozesses des flüssigen Metalls wird in der Vakuumkammer ein Unterdruck erzeugt, wodurch das flüssige Metall die Metallzufuhr- und abflussleitungen auffüllt. Der Metallumlauf durch die Vakuumkammer erfolgt durch Einblasen eines inerten Gases in die Metallzufuhrleitung.
Eine derartige Einrichtung gewährleistet die Gewinnung des Metalls von einer höheren Qualität infolge der Intensivierung seines Evakuierungsprozesses und ermöglicht die Verwirklichung der Metallentgasung in einem kürzeren Zeitabschnitt.
Die Verwendung eines inerten Gases für den Metallumlauf ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Das in die Metallleitung eingeblasene inerte Gas gelangt in die Vakuumkammer und erhöht in ihr den Restdruck. Das fordert eine gesteigerte Leistung der Vakuumpumpen, vermindert die Produktivität des Entgasungsvorgangs und setzt die Temperatur des flüssigen Metalls herab, da eine bestimmte Wärmemenge durch das inerte Gas ausgetragen wird; das verursacht zusätzliche Aufwendungen für eine abermalige Anwärmung des Metalls bzw. für dessen Vorwärmung auf höhere Temperaturen vor Beginn des Evakuierungsprozesses.
Bekannt ist eine Einrichtung zum Evakuieren flüssiger Metalle, in welcher für die Metallzufuhr aus dem Behälter in die Vakuumkammer eine elektromagnetische Pumpe angewandt wird, die an der Metallzufuhrleitung angeordnet ist. In dieser Einrichtung wird zur Metallbeförderung kein inertes Gas benutzt, weshalb der Entgasungsgrad des Metalls erhöht wird und die Leistungsfähigkeit der Einrichtung ansteigt.
Doch werden im Betrieb dieser Einrichtung bedeutende Wärmeverluste des flüssigen Metalls festgestellt, da die elektromagnetischen Linearpumpen deren Ausgleich nicht gewährleisten, und darum ist eine bedeutende zusätzlicheAnwärmung des Metalls vor seinem Evakuieren erforderlich. Beim Evakuieren von Metallen mit niedriger Wichte stellt ausserdem die Höhe der metallstatischen Drucksäule, welche die Differenz zwischen dem Restdruck in der Vakuumkammer und dem atmosphärischen Druck über der Metalloberfläche im Behälter ausgleicht, eine bedeutende Grösse dar (für Aluminium stellt sie beispielsweise 4, 3m dar), wozu grossdimensionierte Einrichtungen konstruiert werden müssen, deren hermetische Abdichtung und Anwärmung noch erhebliche Schwierigkeiten bereiten.
Ferner wird das evakuierte Metall in Luftanwesenheit vergossen, was zu dessen abermaligen Gassättigung führt und eine Qualitätssenkung der abgegossenen Blöcke verursacht.
Bekannt ist ferner eine Einrichtung zum Evakuieren flüssiger Metalle, die zwei elektromagnetische Pumpen enthält, von denen eine an der Zufuhrleitung und die andere an der Abflussleitung für das Metall angeordnet ist. Solche Pumpen besorgen den Umlauf des Metalls durch die Vakuumkammer und eine Kompensation der metallstatischen Drucksäule, welche die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck über der Metalloberfläche im Behälter und dem Restdruck in der Vakuumkammer ausgleicht.
Diese Pumpen bieten die Möglichkeit, die Aussenmasse der Einrichtung zum Evakuieren flüssiger Metalle zu verkleinern.
Die Verwendung von zwei elektromagnetischen Pumpen kompliziert jedoch die Konstruktion der Einrichtung zum Evakuieren flüssiger Metalle und setzt ihre Zuverlässigkeit im Betrieb herab. In diesem Falle ist eine Kompensation der Wärmeverluste des Metalls beim Evakuieren unmöglich, da die Wärmeleistung der elektromagnetischen Linearpumpen gering ist.
Im Zusammenhang mit der immer mehr ansteigenden Menge des zu schmelzenden Metalls und der an seine hohe Qualität gestellten Forderungen entstand die Notwendigkeit, eine Einrichtung zu schaffen, die über eine hohe Leistungsfähigkeit verfügt und einen hohen Grad der Metallentgasung gewährleistet.
Solche Einrichtungen, die allen genannten Anforderungen gleichzeitig genügen würden, fehlen gegenwärtig.
Doch verlangt die Tendenz der Entwicklung technologischer Prozesse einer kontinuierlichen Herstellung von Gussblöcken und Gussstücken die Anwendung von Einrichtungen, welche eine komplexe Bearbeitung des Metalls verwirklichen und zwar das Evakuieren bei gleichzeitigem Vergiessen des flüssigen Metalls in die Giessformen ohne Kontakt des entgasten Metalls mit der Aussenluft.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist das Beseitigen der genannten Schwierigkeiten.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Einrichtung zum Evakuieren und Giessen flüssiger Metalle mit solchen Mitteln der Beförderung des Metalls und mit solcher Anordnung zu schaffen, welche eine Qualitätserhöhung des evakuierten Metalls begünstigen und dessen Oxidation beim Vergiessen in die Formen verhindern.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs genannten Einrichtung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die elektromagnetische Pumpe eine mit derVakuumpumpe und derMetallzufuhrleitung verbundene Kammer aufweist, in der im flüssigen Metall zwei ringförmige elektrische Leitungswege gebildet sind, wobei am untern Zentralabschnitt dieser Kammer von unten die erwähnte Metallabflussleitung angeschlossen ist.
Um die Erfindung näher zu erläutern, sind nachstehend einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung, in welcher die Metallzufuhrleitung an den Seitenabschnitt der Kammer angeschlossen ist,
Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Einrichtung, in welcher die Metallzufuhrleitung innerhalb der Metallabflussleitung angeordnet und am oberen Ende gehalten ist,
Fig. 4 ein Schnitt entlang der Linie IV-W in Fig. 3, und
Fig. 5 ein Schema der im flüssigen Metall entstehenden elektromagnetischen Kräfte.
Die Einrichtung kann in zwei Bauarten ausgeführt sein, wobei die eine Bauart in Fig. 1 und 2, und die zweite in Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Die Einrichtung hat eine Vakuumkammer 1 (Fig. 1, 2, 3, 4 und 5), verbunden mit einer Kammer 2 einer elektromagnetischen Pumpe 2' (Fig. 1 und 2), welche zwei Induktoren 3 und 4 (Fig. 1) hat, mit geschlossenen Magnetleitern 3' und 4' und zwei Spulen 5 und 6 der elektrischen Speisung, welche zum Erzeugen des elektrischen Stroms I (Fig. 5) im Metall zum Evakuieren dienen, sowie einen Induktor 7 (Fig. 2) mit geöffnetem Magnetleiter 7' und Spulen 8 der elektrischen Speisung, bestimmt zum Erzeugen eines Magnetfeldes B (Fig. 5) in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 1 und 2) der elektromagnetischen Pumpe 2'. Die Vakuumkammer 1 ist mit einer Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht dargestellt) durch einen Rohrstutzen 11 (Fig. 1) verbunden.
Die Metallzufuhrleitung 12 ist an einem seitlich am Boden der Kammer 2 ausgebildeten Stutzen angeschlossen, um das flüssige Metall 13 aus einem Behälter 14 in die Kammer 2 einbringen zu können.
Die Metallabflussleitung 15 ist an einem im Zentralabschnitt der Kammer 2 angeordneten Stutzen angeschlossen, um das vakuumierte Metall zurück in den Behälter 14 bzw. über eine Leitung 15 und eine Metallgiessleitung 16 in eine Giessform 17 zu leiten. Die Metallzufuhrleitung 12 ist mit einer Büchse 18 mit kalibrierter Öffnung 19 versehen. Die Metallgiessleitung 16 ist mit einem Antrieb 20 ausgerüstet, welcher für eine zügige Stossverbindung der Metallgiessleitung 16 mit der Metallabflussleitung 15 bestimmt ist.
Um die Evakuierung des flüssigen Metalls durchzuführen, wird die Einrichtung über dem Behälter 14 derart angeordnet, dass die Metallzufuhrleitung 12 und die Metallabflussleitung 15 im flüssigen Metall eingetaucht bleiben. Die Trennung der
Metallabflussleitung 15 von der Metallgiessleitung 16 wird mit
Hilfe des Antriebs 20 bewerkstelligt.
Der Unterdruck in der Vakuumkammer 1 wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht angegeben) erzeugt, welche am Rohrstutzen 11 angeschlossen ist. Unter der
Wirkung der Druckdifferenz zwischen dem Restdruck in der
Vakuumpumpe 1 und dem atmosphärischen Druck über dem
Metall 13 im Behälter 14 gelangt das flüssige Metall 13 aus dem
Behälter 14 durch die Metallzufuhrleitung 12 und die Metall abflussleitung 15 in die Kammer 2 und dann in die Vakuum kammer 1. Um die Induktoren 3 und 4 mit den geschlossenen
Magnetfeldern 3' und 4' bildet sich ein Ring aus flüssigem
Metall. Nun wird an die Spulen 5 und 6 eine elektrische Span nung angelegt. Dabei wird im genannten Ring aus dem flüssigen
Metall ein elektrischer Strom 1 (Fig. 5) induziert. Dann wird an den Spulen 8 (Fig. 2) eine elektrische Spannung angelegt.
Dabei wird in den Spalten des Induktors 7 mit dem geöffneten Ma gnetleiter 7' das Magnetfeld B (Fig. 5) erzeugt. Infolge der
Wechselwirkung des elektrischen Stroms I und des Magnet feldes B werden im flüssigen Metall, welches sich in den aktiven
Zonen 9 und 10 (Fig. 1 und 2) befindet, elektromagnetische
Kräfte F (Fig. 5) erzeugt, welche das Metall 13 durch die
Metallabflussleitung 15 (Fig. 1) in den Behälter 14 verdrängen.
Ein Teil des flüssigen Metalls 13 gelangt aus der aktiven Zone
10 in die Seitenabschnitte der Kammer 2 und wird wieder in die
Vakuumkammer 1 zurückgeführt. Dabei gelangt das flüssige
Metall 13 aus dem Behälter 14 unter der Vakuumwirkung über die kalibrierte Öffnung 19 in der Büchse 18 durch die Metall zufuhrleitung 12 und die Kammer 2 in die Vakuumkammer 1, in der es evakuiert wird, und unter der Wirkung der elektromagnetischen Kräfte F (Fig. 5), welche in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 1) erzeugt werden, wird es durch den zentralen Abschnitt der Kammer 2 und die Metallabflussleitung 15 in den Behälter 14 zugeführt. Auf diese Weise wird der Umlauf des Metalls 13 durch die Vakuumkammer 1 erzeugt.
Will man das gesamte Metallvolumen 13 im Behälter 14 entgasen, so wird es mehrmals durch die Vakuumkammer 1 durchgelassen, bis der erforderliche Reinheitsgrad des Metalls erreicht wird. Die in die Vakuumkammer 1 eingebrachte Menge des Metalls wird durch die kalibrierte Öffnung 19 in der Büchse 18 geregelt, deren lichte Weite anhand der verlangten Intensität des Entgasungsprozesses, der Parameter der Induktoren der elektromagnetischen Pumpe 2', der Abmessung der Kammer 2 und dem Höhenunterschied zwischen dem Niveau des flüssigen Metalls 13 im Behälter 14 und dem Niveau des flüssigen Metalls in der Vakuumkammer 1 berechnet wird.
Um den Evakuierungsprozess und das Vergiessen in die Giessform 17 durchzuführen, wird die Metallgiessleitung 16 mit der Metallabflussleitung 15 mit Hilfe des Antriebs 20 auf Stoss verbunden. Dabei gelangt das flüssige Metall 13 aus dem Behälter 14 über die kalibrierte Öffnung 19, durch die Metallzufuhrleitung 12 und die Kammer 2 in die Vakuumkammer 1, in der es evakuiert und unter der Wirkung der in den aktiven Zonen 9 und 10 erzeugten elektromagnetischen Kräfte F (Fig.
5) durch den zentralen Abschnitt der Kammer 2, die Metallabflussleitung 15 und die Metallgiesserei 16 in die Giessform 17 eingebracht wird.
Die der Giessform 17 zugeführte Metallmenge wird durch eine Änderung des Abstandes zwischen derMetallabflussleitung 15 und derMetallgiessleitung 16 geregelt. DieGeschwinndigkeit mit der d eMetallabflussleitung 15 mit derMetallgiessleitung 16 verbunden wird, wird je nach den Betriebsanforderungen für die Metallzufuhr in die Giessform 17 bestimmt.
Die Grösse des Abstandes zwischen der Metallabflussleitung 15 und der Metallgiessleitung 16 berechnet man unter Berücksichtigung des Metalldrucks, welcher in den aktiven Zonen 9 und 10 entwickelt wird, des hydraulischen Widerstandes der Metallabflussleitung 15 und der Metallgiessleitung 16 sowie der Differenz des Metallspiegels im Behälter 14 und in der Giessform 17 u.zw. derart, dass bei einem minimalen Abstand, die in die Giessform 17 gelangende Metallmenge maximal wird, und beim maximalen Abstand das evakuierte Metall überhaupt nicht in die Giessform 17 gelangen wird.
Um die Zufuhr des evakuierten Metalls in die Giessform 17 zu unterbrechen, wird mit Hilfe des Antriebs 20 der Abstand zwischen der Metallabflussleitung 15 und der Metallgiessleitung
16 hergestellt. Dabei gelangt das evakuierte Metall aus der Metallabflussleitung 15 zurück in den Behälter 14. Um die gesamte Einrichtung abzustellen, schaltet man die Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht gezeigt) aus und verbindet die Vakuumkammer mit der Aussenluft. Infolgedessen fliesst das flüssige Metall aus der Vakuumkammer 1, der Kammer 2, der Metallabflussleitung 15 und der Metallzufuhrleitung 12 in den
Behälter 14 ab. Dann werden die Spulen 5, 6 und 8 abgeschaltet.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Einrichtung enthält ebenso, wie im bereits beschriebenen Beispiel, eine Vakuumkammer 1, verbunden mit der Kammer 2 der elektromagnetischen Pumpe
2', enthaltend zwei Induktoren 3 und 4 mit geschlossenen Magnetleitern 3' und 4' und Spulen 5 und 6, welche zum Erzeu gen des elektrischen Stroms im flüssigen Metall bestimmt sind, sowie den Induktor 7 mit dem geöffneten Magnetleiter 7' und
Spulen 8, welche zum Erzeugen des Magnetfeldes B (Fig. 5) in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 3 und 4) bestimmt sind. Die Vakuumkammer 1 ist mit der Vakuumpumpe (in der Zeich nung nicht dargestellt) durch den Rohrstutzen 11 verbunden.
Iln Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier die
Metallzufuhrleitung 12' am oberen Ende an einer Stange 21 angehängt, die in der Vakuumkammer 1 angeordnet ist. Die
Metallzufuhrleitung 12' verläuft durch den Zentralabschnitt der
Kammer 2 und koaxid durch die Metallabflussleitung 15 und ragt durch eine Öffnung im unteren Teil der Metallabfluss leitung 15 heraus. Im oberen Teil der Metallzufuhrleitung 12' sind Öffnungen 22 vorgesehen, durch welche das Metall in die
Vakuumkammer 1 gelangt. Die Metallzufuhrleitung 12' ist aus einem elektrisch nichtleitenden Metall hergestellt und mit einem Antrieb 23 für deren Höhenverstellung versehen. Die hermetische Abdichtung der Stange 21 mit der Vakuumkam mer 1 erfolgt mit Hilfe einer Dehnbüchse 24.
Am unteren Ende der Metallzufuhrleitung 12'ist in deren Eingangsöffnung ein
Filter 25 befestigt, welcher das Einbringen grosser Gusshäute und fester nichtmetallischer Beimengungen mit dem flüssigen
Metall in die Vakuumkammer 1 verhindert.
Die Metallabflussleitung 15 dient für die Rückführung des evakuierten Metalls aus der Kammer 2 in den Behälter 14 bzw.
in die Giessform 17 und zwar über die anstossend verbundene Metallgiessleitung 16.
In einem Sonderfall (in der Zeichnung nicht dargestellt) können die Enden der Metallzufuhrleitung und der Metall abflussleitung koaxial angeordnet sein, falls das evakuierte Metall nur in den Behälter zurückgeführt werden soll, und dessen Zufuhr in Giessformen nicht vorgesehen ist.
Dennoch ist die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Form des unteren Endes der Metallabflussleitung 15 vorzuziehen. Die Metallgiessleitung 16 ist mit dem Antrieb 20 ausgerüstet, mit welcher die Metallgiessleitung 16 und die Metallabflussleitung
15 in einer Stossverbindung verbunden sind.
Zur Durchführung des Metallevakuierungsprozesses wird die vorstehend beschriebene Einrichtung auf dem Behälter 14 derart angeordnet, dass der untere Teil der Metallzufuhrleitung
12' und der Metallabflussleitung 15 im flüssigen Metall 13 eingetaucht sind. Die Trennung der Metallabflussleitung 15 von der Metallgiessleitung 16 erfolgt mit Hilfe des Antriebs 20. Man erzeugt einen Unterdruck in der Vakuumkammer 1 mit Hilfe der Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht dargestellt), welche am Rohrstutzen 11 angeschlossen ist. Unter der Wirkung der Differenz zwischen dem Restdruck in der Vakuumpumpe 1 und dem atmosphärischen Druck über dem Metall 13 im Behälter
14 gelangt das flüssige Metall 13 durch die Metallzufuhrleitung 12 die Metallabflussleitung 15 und die Kammer 2 in die Vakuumkammer 1.
Um die Induktoren 3 und 4 mit den geschlossenen Magnetleitern 3' und 4' bildet sich ein Ring aus flüssigem Metall. An die Spulen 5 und 6 wird eine Spannung angelegt. Im Ring aus dem flüssigen Metall wird ein elektrischer Strom I (Fig. 5) induziert. Danach wird an die Spulen 8 (Fig. (Fig. 4) Spannung angelegt. Dabei wird in den Spalten des Induktors 7 mit dem geöffneten Magnetleiter 7' das Magnetfeld B (Fig. 5) erzeugt.
Infolge der Wechselwirkung des elektrischen Stroms I mit dem Magnetfeld B werden im flüssigen Metall, welches sich in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 3 und 4) befindet, elektromagnetische Kräfte F (Fig. 5) erzeugt, welche das flüssige Metall durch die Metallabflussleitung 15 (Fig. 3 und 4) in den Behälter 14 verdrängen. Ein Teil des flüssigen Metalls gelangt aus der aktiven Zone 10 in die Seitenabschnitte der Kammer 2 und wird in die Vakuumkammer 1 zurückgeführt. Dabei bewegt sich das flüssige Metall 13 aus dem Behälter 14 unter der Vakuumwirkung durch die Metallzufuhrleitung 12' und gelangt über die Öffnung 22 in die Vakuumkammer 1, wo es im Vakuum zerspritzt wird und sich dabei von seinen schädlichen Beimengungen befreit.
Sodann wird das flüssige Metall unter der Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte F (Fig. 5), welche in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 3 und 4) entstehen, durch den Zentralabschnitt der Kammer 2 und die Metallabflussleitung 15 in den Behälter 14 zurückgeführt. Auf diese Weise wird der
Umlauf des Metalls durch die Vakuum kammer 1 verwirklicht.
Soll man das gesamte Metallvolumen 13, welches sich im Behäl ter 14 befindet, entgasen, so wird das Metall 13 durch die
Vakuumkammer 1 mehrmals durchgelassen, bis dessen erfor derlicher Reinheitgrad erreicht wird.
Die Regelung der Metallmenge, welche in die Vakuum kammer 1 gelangt, erfolgt durch eine Verschiebung der Metallzufuhrleitung 12' mit Hilfe des Antriebs 23 der Höhenver stellung. Die in die Vakuumkammer 1 durch die Metallzufuhr leitung 12' gelangende Metallmenge wird maximal, wenn man diese Leitung 12' so anordnet, damit die Öffnungen 22 über der aktiven Zone 9 liegen. Bei einem stossfreien Senken der Metallzufuhrleitung 12' mit den Öffnungen 22 nach unten von der oberen Grenze der aktiven Zone 9, wird sich die Menge des in die Vakuumkammer 1 gelangenden Metalls entsprechend verringern.
Bei der Verschiebung der Metallzufuhrleitung 12' mit den Öffnungen 22 nach unten von der unteren Grenze der aktiven Zone 9 bis zur oberen Grenze der aktiven Zone 10 bleibt die in die Vakuumkammer 1 gelangende Metallmenge unverändert, während bei deren weiteren Verschiebung von der oberen bis zur unteren Grenze der aktiven Zone 10 die Metallzufuhr gänzlich unterbrochen wird. Auf diese Weise lässt sich das Gelangen des Metalls in die Vakuumkammer 1 durch die Höhenverstellung der Metallzufuhrleitung 12' entsprechend regeln und folglich auch die Intensität des Evakuierungsprozesses des flüssigen Metalls in der Vakuumkammer 1 beliebig ändern.
Um das Evakuieren des Metalls und dessen Vergiessen in die Giessform 17 gleichzeitig durchzuführen, wird die Metallgiessleitung 16 mit der Metallabflussleitung 15 durch den Antrieb 20 im Stoss verbunden. Dabei gelangt das flüssige Metall
13 aus dem Behälter 14 in die Metallzufuhrleitung 12' und wird durch die Öffnung 22 in die Vakuumkammer 1 geleitet, wo es von den Beimengungen gereinigt wird, und unter der Einwir kung der elektromagnetischen Kräfte F (Fig. 5), welche in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 3 und 4) erzeugt werden, wird es durch den Zentralabschnitt der Kammer 2, die Metallabflussleitung 15 und die Metallgiessleitung 16 in die Giessform 17 transportiert.
Die Regelung der in die Giessform 17 zugeführten Metallmenge erfolgt auf zweierlei Art - entweder durch die entsprechende Verschiebung der Metallzufuhrleitung 12', wie bereits oben beschrieben wurde, oder durch eine Änderung des Abstandes zwischen dem Ende der Metallabflussleitung 15 und dem Ende der Metallgiessleitung 16. Zum Unterbrechen der Metallzufuhr in die Giessform 17 wird die Metallgiessleitung 16 in die oberste Stellung gebracht. Dabei wird die Leitung 16 von der Metallabflussleitung 15 getrennt. Um die gesamte Ein richtung abzustellen, wird die Vakuumpumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) abgeschaltet und die Vakuumpumpe 1 mit der Aussenluft verbunden. Dabei fliesst das flüssige Metall aus der Kammer 2 über die Metallgiessleitungen 12' und 15 in den Behälter 14 ab. Danach werden die Spulen 5, 6 und 8 abgeschaltet.
Mit der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Einrichtung kann man die Zufuhr des flüssigen Metalls in die Vakuumkammer regeln und eine hochwertige Reinigung des Metalls von dessen schädlichen Beimengungen erzielen.
Mit der beschriebenen Einrichtung zum Evakuieren flüssiger Metalle verwirklicht man den Evakuierungsprozess des Metalls unter den günstigsten Bedingungen für seine Entgasung, sowohl in einer dünnen Schicht als auch in einem Strahl.
Dabei wird die Strömung des Metalls in der Vakuumkammer 1 durch die in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 1, 2,3 und 4) erzeugten elektromagnetischen Kräfte F (Fig. 5) und die turbulente Bewegung des Metalls in der Vertikalebene zu beiden Seiten der aktiven Zone 9 verwirbelt. Darüber hinaus ermöglicht die Zufuhr des Metalls aus den Seitenabschnitten der Kammer 2 ein mehrmaliges Durchführen des Metalls durch die Vakuumkammer 1, wodurch dessen Reinigungsgrad erhöht wird.
Die Überlagerung des flüssigen Metalls in der Vakuumkammer 1 mit elektromagnetischen Feldern begünstigt die Beseitigung schädlicher Beimengungen, da im Metall Vibrationsschwingungen entstehen. Alle diese aufgezählten Faktoren tragen zur Gewinnung von Metallen mit äusserst geringem Gehalt an schädlichen Beimengungen bei.
Die Verwendung der elektromagnetischen Pumpe zum Austragen des Metalls aus der Vakuumkammer bei errechneter Zufuhr des Metalls in die Kammer, welche-Zufuhr durch die Drosselwirkung der kalibrierten Öffnung (nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Einrichtung) beziehungsweise der Öffnungen 22 (Fig. 3 und 4) in der Metallzufuhrleitung und deren Verstellung gegenüber den aktiven Zonen (nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Einrichtung) gegeben ist, bietet die Möglichkeit, den Ausgleich der flüssigen metallstatischen Säule zu verwirklichen, welche die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Restdruck in der Vakuumkammer ausgleicht. Dies ermöglicht die Konstruktion einer Einrichtung zum Evakuieren und Vergiessen flüssiger Metalle von niedriger Wichte (z. B.
Aluminium und dessen Legierungen) mit geringen Aussenmassen, die einfach aufgebaut und leicht zu betreiben ist.
Die Verwendung von Induktoren mit geschlossenen Magnetleitern in der elektromagnetischen Pumpe um den Ring aus flüssigem Metall, welcher durch die Kammer gebildet wird, ermöglicht es, im flüssigen Metall einen elektrischen Strom von hoher Dichte zu induzieren, bei dessen Durchfluss eine grosse Wärmemenge entwickelt wird, die vollständig ausreicht, die Wärmeverluste des Metalls bei dessen Bewegung durch die Einrichtung zu kompensieren.
Die beschriebene Einrichtung kann nötigenfalls eine zusätzliche Anwärmung des Metalls gewährleisten, wodurch die Schmelzführung des Metalls bei relativ niedrigen Temperaturen und folglich bei geringer Gassättigung aus der Atmosphäre erfolgen kann, während das Vergiessen des Metalls bei höheren Temperaturen verläuft, was technologisch zur Herstellung von Gussstücken bzw. Blöcken erforderlich ist. Die Übertragung der elektrischen Energie in das flüssige Metall durch die Induktoren mit den geschlossenen Magnetleitern erfolgt mit einem hohen Wirkungsgrad, annähernd gleich dem Wirkungsgrad eines Transformators, wodurch der Leistungsbedarf der Einrichtung herabgesetzt wird.
Die regelbare Zufuhr des evakuierten Metalls in die Giessformen ermöglicht eine automatische Aufrechterhaltung des nötigen Metallstandes im Kristallisator bei halbkontinuierlicher oder kontinuierlicher Herstellung von Blöcken, oder eine Metalldosierung bei der Herstellung von Formgussstücken durch Druckgiessen in Kokillen und in Sandformen.
Die Zufuhr des evakuierten Metalls in die Giessformen durch die Metallleitungen, die mit der Atmosphäre nicht kommunizieren, schützt das flüssige Metall gegen abermalige Gassättigung aus der Atmosphäre und gewährleistet eine hohe Qualität der Gussstücke und Blöcke.
Die Einrichtung wird als ortsveränderliche Konstruktion hergestellt und kann zum Evakuieren und Vergiessen des Metalls aus Schmelz- und Verteileröfen, Mischern, Pfannen und anderen ähnlichen Aggregaten verwendet werden.
Die Einrichtung automatisiert die arbeitsintensiven Operationen beim Reinigen und Vergiessen des Metalls, trägt zur Erhöhung der Arbeitsleistung bei und setzt die Produktionskosten herab.
Die Einrichtung gewährleistet die Gewinnung von Metallen von hoher Qualität, ermöglicht eine Ausschussverminderung der Gussstücke durch gasbedingte Porosität und nichtmetallische Einschlüsse sowie eine Verbesserung der sanitären Arbeitsbedingungen des bedienenden Personals.
Die Einrichtung zum Evakuieren flüssiger Metalle wurde entsprechenden Betriebsprüfungen unterzogen und zeigte eine hohe Effektivität bei deren Verwendung. Die Prüfungen der
Einrichtung wurden mit Aluminiumlegierungen durchgeführt. Die Aussenabmessungen der Einrichtung waren
800 X 800 x 1600 mm bei 600 mm Tiefe des Metalls im Behäl ter, aus welchem das Metall vergossen wurde. Der Unterdruck in der Vakuumkammer betrug 1 bis 1.10-2 mm Quecksilber säule. Die Leistung der Einrichtung war gleich 15 bis 20 kW.
Die Produktivität beim Vergiessen wurde von 0,05 bis 3 kg/sek.
reguliert. Die Einrichtung gewährleistete eine Verminderung des Wasserstoffs im Metall von 0,8 cm3/100 g bis 0,04 cm3/
100 g. Die Bruchfestigkeit der aus den Gussstücken ausgeschnittenen Prüfmustern stieg um 20 bis 30%, die spezi fische Dehnung war 2- bis Dreifach höher im Vergleich zu den
Gussstücken, welche ohne Raffinieren des Metalls durch
Pfannengiessen erhalten wurden. Die Dosiergenauigkeit des Metalls bei der Herstellung von Gussstücken von 1 bis 10 kg war gleich 1 bis 3 Gew.-%.
The present invention relates to a device for
Evacuating and pouring liquid metals containing a
Vacuum chamber with an electromagnetic pump arranged below it for supplying the liquid metal into the
Chamber by a metal supply pipe and the removal of metal from it by a metal drain pipe.
For evacuating liquid metals, devices are currently used which contain a vacuum chamber in which a container with the liquid metal is housed. Such devices have a low power, since in them only the boundary layer of the metal, which is in direct contact with the vacuum, is evacuated. The
Formation of gas bubbles in a considerable depth of the liquid metal in the container is due to a high metal static
Pressure thermodynamically impossible.
In addition, during the evacuation process, the temperature of the liquid metal is significantly reduced in the devices mentioned, which means that additional heating of the metal up to a higher temperature in a melting unit is required before evacuation.
When evacuating significant amounts of metal of around 100 to 200 tons, high-performance vacuum pumps are required, which are quite complicated to operate and operate. All of this means that the process of evacuating the liquid metal will become more expensive. When operating high capacity vacuum chambers for evacuating liquid metals with a high melting point, difficulties arise which are associated with the hermetic sealing and operation of these vacuum chambers.
The rate of degassing of a liquid metal at a stable vacuum is known to depend on the layer thickness of the metal to be evacuated. Therefore, in order to intensify the evacuation process, a device for evacuating the liquid metal while it is circulating has recently been used. Such a device includes a vacuum chamber with metal supply and drainage lines which are immersed in the container with the liquid metal. In order to realize the evacuation process of the liquid metal, a negative pressure is created in the vacuum chamber, whereby the liquid metal fills the metal supply and discharge lines. The metal is circulated through the vacuum chamber by blowing an inert gas into the metal supply line.
Such a device ensures the extraction of the metal of a higher quality as a result of the intensification of its evacuation process and enables the metal degassing to be carried out in a shorter period of time.
The use of an inert gas for metal circulation presents a number of difficulties. The inert gas blown into the metal line enters the vacuum chamber and increases the residual pressure in it. This calls for an increased performance of the vacuum pumps, reduces the productivity of the degassing process and lowers the temperature of the liquid metal, since a certain amount of heat is carried out by the inert gas; this causes additional expenses for re-heating the metal or for preheating it to higher temperatures before the start of the evacuation process.
A device for evacuating liquid metals is known, in which an electromagnetic pump, which is arranged on the metal supply line, is used for the metal supply from the container into the vacuum chamber. In this device, no inert gas is used to transport metal, so the degree of degassing of the metal is increased and the efficiency of the device increases.
However, significant heat losses from the liquid metal are found in the operation of this device, since the electromagnetic linear pumps do not ensure their equalization, and therefore significant additional heating of the metal is required before it is evacuated. When evacuating metals with low specific gravity, the height of the metal static pressure column, which compensates for the difference between the residual pressure in the vacuum chamber and the atmospheric pressure above the metal surface in the container, is also an important variable (for aluminum it is, for example, 4.3 m). , for which large-scale devices must be constructed, the hermetic sealing and heating of which still cause considerable difficulties.
Furthermore, the evacuated metal is cast in the presence of air, which leads to its repeated gas saturation and causes a decrease in the quality of the cast blocks.
Also known is a device for evacuating liquid metals, which contains two electromagnetic pumps, one of which is arranged on the supply line and the other on the discharge line for the metal. Such pumps take care of the circulation of the metal through the vacuum chamber and a compensation of the metal static pressure column, which compensates for the difference between the atmospheric pressure above the metal surface in the container and the residual pressure in the vacuum chamber.
These pumps offer the possibility of reducing the external dimensions of the device for evacuating liquid metals.
However, the use of two electromagnetic pumps complicates the construction of the liquid metal evacuation device and decreases its reliability in operation. In this case, it is impossible to compensate for the heat losses of the metal during evacuation, since the heat output of the electromagnetic linear pumps is low.
In connection with the ever increasing amount of the metal to be melted and the demands placed on its high quality, the need arose to create a device that has a high efficiency and ensures a high degree of metal degassing.
There is currently a lack of facilities that would meet all of the above requirements at the same time.
However, the trend in the development of technological processes for the continuous production of cast blocks and castings requires the use of devices that carry out complex machining of the metal, namely evacuation while simultaneously pouring the liquid metal into the molds without contact of the degassed metal with the outside air.
The purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned difficulties.
The object is thus to create a device for evacuating and pouring liquid metals with such means of transporting the metal and with such an arrangement which promote an increase in the quality of the evacuated metal and prevent its oxidation when pouring into the molds.
This object is achieved according to the invention with the device mentioned at the beginning in that the electromagnetic pump has a chamber connected to the vacuum pump and the metal feed line, in which two ring-shaped electrical conduction paths are formed in the liquid metal, the metal drainage line mentioned being connected from below to the lower central section of this chamber .
In order to explain the invention in more detail, some exemplary embodiments of the device are described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 shows a device according to the invention, in which the metal supply line is connected to the side section of the chamber,
Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1,
3 shows a device in which the metal supply line is arranged within the metal drainage line and held at the upper end,
4 shows a section along the line IV-W in FIG. 3, and
5 shows a diagram of the electromagnetic forces generated in the liquid metal.
The device can be designed in two types, one type being shown in FIGS. 1 and 2, and the second being shown in FIGS. 3 and 4.
The device has a vacuum chamber 1 (Figs. 1, 2, 3, 4 and 5) connected to a chamber 2 of an electromagnetic pump 2 '(Figs. 1 and 2) which has two inductors 3 and 4 (Fig. 1) , with closed magnetic conductors 3 'and 4' and two coils 5 and 6 of the electrical supply, which are used to generate the electric current I (Fig. 5) in the metal for evacuation, as well as an inductor 7 (Fig. 2) with an open magnetic conductor 7 'and coils 8 of the electrical supply, intended to generate a magnetic field B (Fig. 5) in the active zones 9 and 10 (Fig. 1 and 2) of the electromagnetic pump 2'. The vacuum chamber 1 is connected to a vacuum pump (not shown in the drawing) through a pipe socket 11 (FIG. 1).
The metal supply line 12 is connected to a connector formed laterally on the bottom of the chamber 2 in order to be able to introduce the liquid metal 13 from a container 14 into the chamber 2.
The metal drainage line 15 is connected to a connector arranged in the central section of the chamber 2 in order to guide the vacuum-sealed metal back into the container 14 or via a line 15 and a metal pouring line 16 into a casting mold 17. The metal feed line 12 is provided with a sleeve 18 with a calibrated opening 19. The metal pouring line 16 is equipped with a drive 20 which is intended for a rapid butt connection of the metal pouring line 16 with the metal drainage line 15.
In order to carry out the evacuation of the liquid metal, the device is arranged above the container 14 in such a way that the metal supply line 12 and the metal discharge line 15 remain immersed in the liquid metal. The separation of the
Metal drainage line 15 from metal pouring line 16 is included
Help the drive 20 accomplished.
The negative pressure in the vacuum chamber 1 is generated with the aid of a vacuum pump (not indicated in the drawing) which is connected to the pipe socket 11. Under the
Effect of the pressure difference between the residual pressure in the
Vacuum pump 1 and the atmospheric pressure above that
Metal 13 in the container 14 gets the liquid metal 13 out of the
Container 14 through the metal supply line 12 and the metal drain line 15 into the chamber 2 and then into the vacuum chamber 1. To the inductors 3 and 4 with the closed
Magnetic fields 3 'and 4' form a ring of liquid
Metal. An electrical voltage is now applied to the coils 5 and 6. In doing so, in the aforementioned ring, the liquid
Metal induces an electric current 1 (Fig. 5). An electrical voltage is then applied to the coils 8 (FIG. 2).
The magnetic field B (Fig. 5) is generated in the columns of the inductor 7 with the opened Ma gnetleiter 7 '. As a result of
Interaction of the electric current I and the magnetic field B are in the liquid metal, which is in the active
Zones 9 and 10 (Figs. 1 and 2) located, electromagnetic
Forces F (Fig. 5) generated which the metal 13 by the
Displace metal drain line 15 (FIG. 1) into container 14.
Part of the liquid metal 13 comes out of the active zone
10 into the side sections of chamber 2 and is back into the
Vacuum chamber 1 returned. The liquid gets there
Metal 13 from the container 14 under the effect of vacuum via the calibrated opening 19 in the sleeve 18 through the metal supply line 12 and the chamber 2 into the vacuum chamber 1, in which it is evacuated, and under the action of the electromagnetic forces F (Fig. 5 ) generated in the active zones 9 and 10 (FIG. 1), it is fed into the container 14 through the central portion of the chamber 2 and the metal drain line 15. In this way, the metal 13 is circulated through the vacuum chamber 1.
If the entire metal volume 13 in the container 14 is to be degassed, it is let through several times through the vacuum chamber 1 until the required degree of purity of the metal is achieved. The amount of metal introduced into the vacuum chamber 1 is regulated by the calibrated opening 19 in the sleeve 18, the clearance of which is based on the required intensity of the degassing process, the parameters of the inductors of the electromagnetic pump 2 ', the dimensions of the chamber 2 and the height difference between the level of the liquid metal 13 in the container 14 and the level of the liquid metal in the vacuum chamber 1 is calculated.
In order to carry out the evacuation process and the pouring into the casting mold 17, the metal pouring line 16 is butt-connected to the metal drainage line 15 with the aid of the drive 20. The liquid metal 13 passes from the container 14 via the calibrated opening 19, through the metal supply line 12 and the chamber 2 into the vacuum chamber 1, in which it is evacuated and under the effect of the electromagnetic forces F (generated in the active zones 9 and 10) Fig.
5) is introduced into the casting mold 17 through the central section of the chamber 2, the metal drainage line 15 and the metal foundry 16.
The amount of metal supplied to the mold 17 is controlled by changing the distance between the metal drain pipe 15 and the metal pour pipe 16. The speed at which the metal discharge line 15 is connected to the metal pouring line 16 is determined according to the operational requirements for the metal supply into the mold 17.
The size of the distance between the metal drainage line 15 and the metal pouring line 16 is calculated taking into account the metal pressure that is developed in the active zones 9 and 10, the hydraulic resistance of the metal drainage line 15 and the metal pouring line 16 and the difference in the metal level in the container 14 and in the mold 17 u.zw. in such a way that at a minimum distance the amount of metal reaching the casting mold 17 becomes maximum, and at the maximum distance the evacuated metal will not reach the casting mold 17 at all.
In order to interrupt the supply of the evacuated metal into the casting mold 17, the distance between the metal drainage line 15 and the metal pouring line is set with the aid of the drive 20
16 manufactured. The evacuated metal is returned to the container 14 from the metal drain line 15. In order to turn off the entire device, the vacuum pump (not shown in the drawing) is switched off and the vacuum chamber is connected to the outside air. As a result, the liquid metal flows from the vacuum chamber 1, the chamber 2, the metal drainage pipe 15 and the metal supply pipe 12 into the
Container 14. Then the coils 5, 6 and 8 are switched off.
The device shown in FIGS. 3 and 4 also contains, as in the example already described, a vacuum chamber 1 connected to the chamber 2 of the electromagnetic pump
2 ', containing two inductors 3 and 4 with closed magnetic conductors 3' and 4 'and coils 5 and 6, which are intended for generating the electrical current in the liquid metal, and the inductor 7 with the open magnetic conductor 7' and
Coils 8, which are intended to generate the magnetic field B (Fig. 5) in the active zones 9 and 10 (Fig. 3 and 4). The vacuum chamber 1 is connected to the vacuum pump (not shown in the drawing) through the pipe socket 11.
In contrast to the first embodiment, here is the
Metal supply line 12 'is attached at the upper end to a rod 21 which is arranged in the vacuum chamber 1. The
Metal supply line 12 'runs through the central portion of FIG
Chamber 2 and coaxially through the metal drain line 15 and protrudes through an opening in the lower part of the metal drain line 15. In the upper part of the metal supply line 12 'openings 22 are provided through which the metal into the
Vacuum chamber 1 arrives. The metal supply line 12 'is made of an electrically non-conductive metal and is provided with a drive 23 for its height adjustment. The rod 21 is hermetically sealed to the vacuum chamber 1 with the aid of an expansion sleeve 24.
At the lower end of the metal feed line 12 'there is a inlet opening in the same
Filter 25 attached, which allows the introduction of large cast skins and solid non-metallic admixtures with the liquid
Metal prevented in the vacuum chamber 1.
The metal drain line 15 is used to return the evacuated metal from the chamber 2 to the container 14 or
into the casting mold 17, to be precise via the metal casting line 16, which is connected to it.
In a special case (not shown in the drawing) the ends of the metal supply line and the metal drainage line can be arranged coaxially if the evacuated metal is only to be returned to the container and its supply in casting molds is not provided.
Nevertheless, the shape of the lower end of the metal drain pipe 15 shown in FIGS. 3 and 4 is preferable. The metal pouring line 16 is equipped with the drive 20, with which the metal pouring line 16 and the metal drainage line
15 are connected in a butt joint.
To carry out the metal evacuation process, the device described above is arranged on the container 14 in such a way that the lower part of the metal supply pipe
12 'and the metal drain pipe 15 are immersed in the liquid metal 13. The metal drainage line 15 is separated from the metal pouring line 16 with the aid of the drive 20. A negative pressure is generated in the vacuum chamber 1 with the aid of the vacuum pump (not shown in the drawing), which is connected to the pipe socket 11. Under the action of the difference between the residual pressure in the vacuum pump 1 and the atmospheric pressure above the metal 13 in the container
14, the liquid metal 13 passes through the metal supply line 12, the metal drain line 15 and the chamber 2 into the vacuum chamber 1.
A ring of liquid metal is formed around the inductors 3 and 4 with the closed magnetic conductors 3 'and 4'. A voltage is applied to the coils 5 and 6. An electric current I (Fig. 5) is induced in the ring made of the liquid metal. A voltage is then applied to the coils 8 (FIG. 4). The magnetic field B (FIG. 5) is generated in the gaps of the inductor 7 with the opened magnetic conductor 7 '.
As a result of the interaction of the electric current I with the magnetic field B, electromagnetic forces F (Fig. 5) are generated in the liquid metal, which is located in the active zones 9 and 10 (Fig. 3 and 4), which the liquid metal through the Displace metal drain line 15 (FIGS. 3 and 4) into container 14. Some of the liquid metal passes from the active zone 10 into the side sections of the chamber 2 and is returned to the vacuum chamber 1. The liquid metal 13 moves out of the container 14 under the effect of vacuum through the metal supply line 12 'and passes through the opening 22 into the vacuum chamber 1, where it is sprayed in a vacuum and freed from its harmful additions.
The liquid metal is then returned to the container 14 through the central section of the chamber 2 and the metal drainage line 15 under the action of the electromagnetic forces F (FIG. 5) which arise in the active zones 9 and 10 (FIGS. 3 and 4) . In this way, the
Circulation of the metal through the vacuum chamber 1 is realized.
If you want to degas the entire metal volume 13, which is located in the Behäl ter 14, the metal 13 is through the
Vacuum chamber 1 let through several times until its neces sary degree of purity is reached.
The regulation of the amount of metal that enters the vacuum chamber 1 is done by shifting the metal supply line 12 'with the aid of the drive 23 of the height adjustment. The amount of metal reaching the vacuum chamber 1 through the metal supply line 12 'is maximal if this line 12' is arranged so that the openings 22 are above the active zone 9. If the metal supply line 12 'is lowered without impacts with the openings 22 downward from the upper limit of the active zone 9, the amount of metal reaching the vacuum chamber 1 will decrease accordingly.
When moving the metal supply line 12 'with the openings 22 downward from the lower limit of the active zone 9 to the upper limit of the active zone 10, the amount of metal reaching the vacuum chamber 1 remains unchanged, while with its further displacement from the upper to the lower Limit the active zone 10, the metal supply is completely interrupted. In this way, the entry of the metal into the vacuum chamber 1 can be regulated accordingly by adjusting the height of the metal supply line 12 'and consequently the intensity of the evacuation process of the liquid metal in the vacuum chamber 1 can be changed as desired.
In order to simultaneously evacuate the metal and cast it into the casting mold 17, the metal pouring line 16 is connected to the metal drainage line 15 by the drive 20 in one joint. The liquid metal gets there
13 from the container 14 into the metal supply line 12 'and is passed through the opening 22 into the vacuum chamber 1, where it is cleaned of the impurities, and under the influence of the electromagnetic forces F (Fig. 5), which in the active zones 9 and 10 (FIGS. 3 and 4) are generated, it is transported through the central section of the chamber 2, the metal drainage line 15 and the metal pouring line 16 into the casting mold 17.
The amount of metal fed into the casting mold 17 is regulated in two ways - either by shifting the metal feed line 12 ', as already described above, or by changing the distance between the end of the metal drain line 15 and the end of the metal pouring line 16 When the metal feed into the casting mold 17 is interrupted, the metal pouring line 16 is brought into the uppermost position. The line 16 is thereby separated from the metal drainage line 15. In order to turn off the entire device, the vacuum pump (not shown in the drawings) is switched off and the vacuum pump 1 is connected to the outside air. The liquid metal flows out of the chamber 2 via the metal pouring lines 12 ′ and 15 into the container 14. Then the coils 5, 6 and 8 are switched off.
With the device shown in FIGS. 3 and 4, one can regulate the supply of the liquid metal into the vacuum chamber and achieve high-quality cleaning of the metal from its harmful admixtures.
With the device described for evacuating liquid metals, the evacuation process of the metal is carried out under the most favorable conditions for its degassing, both in a thin layer and in a jet.
The flow of the metal in the vacuum chamber 1 is caused by the electromagnetic forces F (FIG. 5) generated in the active zones 9 and 10 (Fig. 1, 2, 3 and 4) and the turbulent movement of the metal in the vertical plane to both Sides of the active zone 9 swirled. In addition, the supply of the metal from the side portions of the chamber 2 enables the metal to be passed through the vacuum chamber 1 several times, thereby increasing its degree of purification.
The superposition of the liquid metal in the vacuum chamber 1 with electromagnetic fields favors the elimination of harmful admixtures, since vibration oscillations arise in the metal. All of these listed factors contribute to the extraction of metals with an extremely low content of harmful additions.
The use of the electromagnetic pump to discharge the metal from the vacuum chamber with a calculated supply of the metal into the chamber, which-supply through the throttling effect of the calibrated opening (according to the first embodiment of the device) or the openings 22 (Fig. 3 and 4) in the metal supply line and its adjustment with respect to the active zones (according to the second embodiment of the device), offers the possibility of realizing the equalization of the liquid metal static column, which equalizes the difference between the atmospheric pressure and the residual pressure in the vacuum chamber. This enables the construction of a device for evacuating and pouring liquid metals of low density (e.g.
Aluminum and its alloys) with small external dimensions, which is simple in construction and easy to operate.
The use of inductors with closed magnetic conductors in the electromagnetic pump around the ring of liquid metal formed by the chamber makes it possible to induce a high-density electric current in the liquid metal, through which a large amount of heat is developed which is completely sufficient to compensate for the heat losses of the metal as it moves through the device.
The device described can, if necessary, ensure additional heating of the metal, whereby the melting of the metal can take place at relatively low temperatures and consequently with low gas saturation from the atmosphere, while the casting of the metal takes place at higher temperatures, which is technologically important for the production of castings or Blocks is required. The transmission of electrical energy into the liquid metal through the inductors with the closed magnetic conductors takes place with a high degree of efficiency, approximately equal to the degree of efficiency of a transformer, whereby the power requirement of the device is reduced.
The controllable supply of the evacuated metal into the casting molds enables the necessary metal level in the crystallizer to be automatically maintained in the case of semi-continuous or continuous production of blocks, or metal metering in the production of castings by die casting in chill molds and in sand molds.
The supply of the evacuated metal into the casting molds through the metal lines, which do not communicate with the atmosphere, protects the liquid metal against repeated gas saturation from the atmosphere and ensures a high quality of the castings and blocks.
The device is manufactured as a portable construction and can be used to evacuate and cast the metal from melting and distribution furnaces, mixers, pans and other similar units.
The facility automates the labor-intensive operations involved in cleaning and pouring the metal, enhances labor efficiency and lowers production costs.
The facility ensures the extraction of high quality metals, enables a reduction in castings rejects due to gas-related porosity and non-metallic inclusions, and improves the sanitary working conditions of the operating personnel.
The device for evacuating liquid metals was subjected to appropriate operational tests and showed a high level of effectiveness in its use. The exams of the
Furnishings were carried out with aluminum alloys. The outside dimensions of the facility were
800 X 800 x 1600 mm with 600 mm depth of the metal in the container from which the metal was cast. The negative pressure in the vacuum chamber was 1 to 1.10-2 mm mercury column. The power of the device was equal to 15 to 20 kW.
The productivity in molding became from 0.05 to 3 kg / sec.
regulated. The device ensured a reduction in hydrogen in the metal from 0.8 cm3 / 100 g to 0.04 cm3 /
100 g. The breaking strength of the test samples cut from the castings increased by 20 to 30%, the specific elongation was two to three times higher than that of the
Castings which are made without refining the metal
Ladle pouring were obtained. The metering accuracy of the metal in the production of castings from 1 to 10 kg was equal to 1 to 3% by weight.